Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время для угольных предприятий России характерны процессы, напрямую связанные с модернизацией парка технологического оборудования, разработкой новых шахтных полей и, как следствие, значительным ростом нагрузок на забои и производительности труда. Подобная ситуация обусловила возникновение целого комплекса проблем в области безопасности ведения горных работ, которые неизбежно приводят к росту травматизма и аварийности на угольных шахтах. Одной из таких задач, которая требует незамедлительного решения, является разработка методов прогноза пылевой обстановки при вводе в эксплуатацию новых забоев для оптимального выбора комплекса оборудования и мероприятий по борьбе с пылью.
Актуальность этой темы определена, в первую очередь, тем, что практически все последние крупные аварии были связаны с многочисленными случаями смертельного травматизма по причине участия во взрывах метана угольной пыли. Поэтому вопросы предупреждения и прогнозирования пылеобразования при ведении горных работ в настоящее время становятся наиболее актуальными.
В диссертационной работе приведены результаты исследований, выполненных автором в период с 2000 по 2004 гг. в рамках тематического плана НИР НЦ ВостНИИ, а также в рамках профессиональной деятельности в ООО «Вос-тЭКО» при выполнении комплекса научно-исследовательских и договорных работ с ФГУП ННЦ ИГД им. А.А. Скочинского и ИФПМ СО РАН.
Целью работы является разработка метода прогноза пылевой обстановки на основе масштабных параметров для выбора оптимального комплекса мероприятий по борьбе с пылью.
Идея работы заключается в прогнозировании количества и фракционного состава образующейся угольной пыли при заданных технологических параметрах угледобывающей техники на основе моделирования процесса разрушения
угля по данным оптического сканирования уп}ЛКШ&№^ЦИИМЛЫМЯ ]
С«БЛПОТЕКА
Задачи исследований:
-
Провести анализ состояния нормативной базы по пылевому фактору в угольных шахтах и методов прогноза пылевой обстановки.
-
Провести исследования по выбору методики и аппаратуры для оптического сканирования угольных образцов и определения критерия достоверности метода прогноза пылевой обстановки.
-
Разработать метод прогноза количества и фракционного состава образующейся угольной пыли при заданных технологических параметрах угледобывающей техники.
-
Обосновать и разработать предложения в нормативные документы по порядку ведения контроля пылевого фактора при выемке угля и выбору оптимального комплекса мероприятий по борьбе с пылью.
Методы исследований включают анализ и обработку научно-технической информации, исследование угольных образцов методом оптического сканирования, компьютерное моделирование процессов разрушения угля, статистические методы обработки полученной информации, мониторинг атмосферы очистных забоев.
Научные положения, вьшосимые на защиту: распределение характерных размеров частиц продуктов разрушения угля периодично и характеризуется коэффициентом блочности для различных марок углей в диапазоне 2,5-3,0;
метод прогноза количества и фракционного состава пыли заключается в оптическом сканировании образцов с последующим моделированием процессов разрушения при заданных технологических параметрах угледобывающей техники с учетом трещиноватости и физико-механических свойств угля;
выбор рационального комплекса мероприятий по борьбе с пылью осуществляется на основе прогноза количества и дисперсного состава образующейся пыли с уточнением его на основе результатов мониторинга пылевой обстановки
в забое, что обусловливает порядок ведения производственного контроля пылевого фактора в очистных забоях угольных шахт.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
представительным объемом полученных данных по статистическому анализу оптических и электронных изображений поверхностей скола угля (более 1000 изображений);
использованием апробированных методов и приборов контроля запыленности рудничного воздуха;
положительными результатами апробации разработанного метода прогноза количества и фракционного состава продуктов разрушения угля при использовании угледобывающей техники с заданными технологическими параметрами.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены закономерности распределения характерных размеров частиц продуктов разрушения угля и их периодичность, которая может определяться по результатам оптического сканирования образцов угля;
определены характерные средние размеры неоднородностей поверхности скола образца угля с коэффициентом блочности для различных марок углей в диапазоне 2,5-3,0;
разработан метод прогноза количества и фракционного состава пыли на основе масштабных параметров, который заключается в оптическом сканировании образцов с последующим моделированием процессов разрушения при заданных технологических параметрах угледобывающей техники с учетом трещиноватости и физико-механических свойств угля.
Личный вклад автора состоит:
- в проведении анализа состояния нормативной базы по пылевому режи
му в угольных шахтах и методов прогноза пылевой обстановки;
в разработке метода прогноза количества и фракционного состава образующейся угольной пыли при заданных технологических параметрах угледобывающей техники;
в разработке и обосновании предложений в нормативные документы по порядку ведения контроля пылевого фактора при выемке угля и выбору оптимального комплекса мероприятий по борьбе с пылью.
Практическая ценность работы состоит в разработке метода прогноза количества и фракционного состава образующейся угольной пыли при заданных технологических параметрах угледобывающей техники и обосновании предложений в нормативные документы по порядку ведения контроля пылевого фактора при выемке угля и выбору оптимального комплекса мероприятий по борьбе с пылью.
Реализация работы. Полученные результаты и выводы диссертационной работы использованы при разработке нормативных документов по ведению производственного контроля пылевого фактора в угольных шахтах и в практической работе с угольными предприятиями по выбору и уточнению комплекса мероприятий по борьбе с пылью.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международных конференциях по физической мезомеханике (г. Томск, Россия, ИФПМ СО РАН, август 2003 г. и 2004 г.); V Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (16-19 сентября 2003 г., г. Кемерово), техсоветах и семинарах Кузнецкого управления Госгортехнадзора России; научно-технических семинарах НЦ ВостНИИ.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 156 страницах машинописного текста, включая 46 рисунков, 15 таблиц, список использованных источников из 99 наименований, и двух приложений.
